沉井顶管施工技术专项方案 - 图文

宁波市政工程建设集团股份有限公司 沉井、顶管施工技术专项方案

宁波市高速公路江北连接线二期

工程配套污水泵站项目

沉井、顶管施工 技术专项方案

编制：

审阅： 审核： 审批：

宁波市政工程建设集团股份有限公司 江北连接线虹星村、黄山村污水泵站项目经理部

2014年12月

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沉井、顶管施工技术专项方案审批表

工程名称 宁波市高速公路江北连接线二 期工程配套污水泵站项目 施工单位 宁波市政工程建设集团 股份有限公司 有关部门会签意见： 项目经理部： （签章） 年 月 日 安保处： （签章） 年 月 日 工程管理部： （签章） 年 月 日 结论： 年 月 日 审批单位（盖章） 审批人 建设优良工程 提供满意服务

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目 录

第一节 工程概况及编制依据 ........................................ 4 一、工程概况 ....................................................... 4 二、地质情况分析 ................................................... 6 三、编制依据 ....................................................... 8 第二节 沉井施工技术方案 .......................................... 9 一、工艺流程 ....................................................... 9 二、各工序施工方法 ................................................ 10 三、沉井下沉施工质量通病防治 ...................................... 24 第三节 顶管施工技术方案 ......................................... 29 一、工艺流程 ...................................................... 29 二、泥水加压平衡顶管法概述 ........................................ 30 三、各工序施工方法 ................................................ 33 四、关键及辅助技术措施 ............................................ 38 五、顶管施工质量通病防治措施 ...................................... 42 第四节 质量保证措施 ............................................. 48 一、沉井制作质量保证 .............................................. 48 二、沉井下沉质量保证 .............................................. 50 三、顶管施工质量控制 .............................................. 50 四、质量管理措施 .................................................. 51 五、确保质量的技术管理措施 ........................................ 53 第五节 管理机构 ................................................. 55 第六节 劳动力安排 ............................................... 56 第七节 拟投入的主要机械设备 ..................................... 57 第八节 施工进度计划 ............................................. 58 附录一：计算书 ................................................... 59

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第一节 工程概况及编制依据

一、工程概况

本工程共有两个污水提升泵站，其中虹星村泵站位于江北连接线二期工程东西向B段南侧虹星村附近K2+300处，占地面积约1028m2 。污水泵站设计提升能力500L/s，设计规模量4.32万吨/日，配套建设相应的管理用房，沉井地埋式泵站，除臭设施，泵站内道路、管线等。污水泵站进水管管径为DN1000钢筋混凝土顶管。出水压力管为D820×10压力钢管，压力管输送约33m后接入现状DN800污水压力管。

黄山村污水泵站位于江北连接线二期工程南北向段西侧黄山村附近K4+925处，占地面积约800m2 。污水泵站设计提升能力300L/s，设计规模量2.59万吨/日，配套建设相应的管理用房，沉井地埋式泵站，除臭设施，泵站内道路、管线等。污水泵站进水管管径为DN800钢筋混凝土顶管。出水压力管为D480×10压力钢管，压力管输送约43m后接入现状DN800污水压力管。

（一）沉井

本工程共有两个污水提升泵站及两个泵站沉井，其中虹星村泵站沉井15×8.4m，沉井高度17m，刃脚高度3.3m，底板厚度0.8m，井壁厚度0.8m，顶板厚度0.2m；黄山村泵站沉井12.6×8.4m，沉井高度15m，刃脚高度3.3m，底板厚度0.8m，井壁厚度0.8m，顶板厚度0.2m。

附：沉井剖面图。

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3.9标高1.65m预留500mm防水套管3.0-1.25出水井Q2Q1标高-6.2m预留1500mm孔-6.8-9.8地梁C20素砼40cm厚浆砌块石

泵房沉井剖面图

沉井工程量及结构尺寸列表如下： 用途 虹星村泵站沉井 黄山村泵站沉井 （二）顶管

本工程顶管采用钢筋混凝土顶管，虹星村顶管管径D1000mm，长度28m，管顶覆土厚度7.5m，允许最大顶力3000KN。黄山村顶管管径D800mm，长度23m，管顶覆土厚度6.5m，允许最大顶力3000KN。顶管拟采用泥水平衡法施工。

内径 （m） 13.4×6.8 数量 （座） 1 壁厚 （m） 0.8 刃脚高度 （m） 3.3 总高度 H（m） 17 11×6.8 1 0.8 3.3 15 建设优良工程 提供满意服务

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二、地质情况分析 （一）地质情况

根据宁波工程勘察院提供的《宁波市高速公路江北连接线二期工程配套污水泵站项目岩土工程勘察报告》，虹星村场地勘探深度范围内自上而下划分为如下地层：

1、①1层粘土：俗称地表硬壳层，厚度约1m。可塑～软塑，中压缩性，工程性质一般，可做为低填土持力层。

2、②1层淤泥：沿线均有分布，厚度约2.1m。流塑，高压缩性，工程性质较差，为本场地主要软弱层。

3、②2层粘土：沿线均有分布，厚度约0.7m，软塑～流塑，中～高压缩性，土质不均匀，工程性质较差。

4、②3层淤泥质粘土：沿线均有分布，厚度约6.5m。流塑，高压缩性，工程性质差，为本场地主要软弱层。

5、④层淤泥质粘土：沿线均有分布，厚度约7m。流塑，高压缩性，工程性质差，为本场地主要软弱层。

6、⑤1层粉质粘土：沿线不连续分布，厚度较厚，超过刃脚底部。可塑为主，局部软塑，中压缩性，工程性质一般。

黄山村场地勘探深度范围内自上而下划分为如下地层：

1、①2层粘土：俗称地表硬壳层，厚度约1.3m。可塑～软塑，中压缩性，工程性质一般，可做为低填土持力层。

2、②1层淤泥：沿线均有分布，厚度约3.7m。流塑，高压缩性，工程性质较差，为本场地主要软弱层。

3、②3层淤泥质粘土：沿线均有分布，厚度约5.7m。流塑，高压缩性，工程性质差，为本场地主要软弱层。

4、③层淤泥质粉质粘土：沿线均有分布，厚度约11.8m。流塑，高压缩性，工程性质差，为本场地主要软弱层。

5、④2层淤泥质粘土：沿线不连续分布，厚度较厚，超过刃脚底部。可塑为主，局部软塑，中压缩性，工程性质一般。

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虹星村沉井土层力学指标 土层编号 ①1 ②1 ②2 ②3 ④ ⑤1 土层编号 ①2 ②1 ②3 ③ ④2 土层名称 粘土 淤泥 粘土 淤泥质粘土 淤泥质粘土 粉质粘土 沉井侧壁摩阻力 （KPa） 15 8 11 9 10 沉井侧壁摩阻力 （KPa） 14 8 9 10 顶距 （m） 28 23 埋深 （m） 7.5 6.5 地基土承载力特征值fak（KPa） 70 45 60 50 55 180 地基土承载力特征值fak（KPa） 65 45 50 60 90 顶管穿越土层 ②3层 ②3层 黄山村沉井土层力学指标 土层名称 粘土 淤泥 淤泥质粘土 淤泥质粉质粘土 淤泥质粘土 管径 （mm） D1000 D800 (二)顶管所处土层

部位 虹星村泵站沉井～接收井 黄山村泵站沉井～接收井 备注 （三）沉井所处土层

部位 虹星村泵房沉井 黄山村泵房沉井 刃脚到地面深度（m） 17 15 沉井穿越土层 ①1、②1、②2、②3、④ ①2、②1、②3、③ 备注 （四）地质针对性措施 1、表层填土的处理措施

表层填土为近期人工堆积形成，主要由块石、碎石、砾石及粘性土组成，沉井开始施工前，必须挖除含有块石、碎石及砾石的杂填土，以免影响沉井下沉。

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2、淤泥层处理措施

淤泥层具有高压缩性，沉井下沉时位于该层时，一是加强监测防止沉井突沉，二是下沉前，沉井周边堆放块石，沉井下沉过快，加大沉井井壁周围的摩阻力，降低下沉速度。

3、粘土处理措施

该土层对沉井施工较为有利；顶管通过该土层时，增加触变泥浆量，增加润滑效果，保证管道的正常顶进。

三、编制依据

本方案的编制依据主要有：

1、本工程施工图纸和《宁波市高速公路江北连接线二期工程配套污水泵站项目岩土工程勘察报告》

2、建设部《工程建设标准强制性条文》

3、《沉井设计与施工》（同济大学出版社，段良策、殷奇编著） 4、《大型地下顶管施工技术》（韩选江著 中国建筑工业出版社） 5、《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246:2008） 6、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008） 7、《给水排水构筑物工程施工及验收规范》（GB50141-2008） 8、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011） 9、《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008） 10、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2011） 11、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）

12、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2012） 13、《砌体工程施工质量验收规范》（GB50203-2011） 14、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2012） 15、《钢筋机械连接技术规程》（JGJ107-2010）； 16、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012） 17、危险性较大的分部分项工程安全管理办法。

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第二节 沉井施工技术方案

本工程泵站沉井采用钢筋混凝土沉井，根据沉井高度及我公司多年的施工经验，沉井采用四次浇筑三次下沉施工工艺，并采用排水挖土法下沉。沉井周边采用Φ700mm高压旋喷桩作为止水帷幕，沉井底部也采用Φ700mm高压旋喷桩作为地基加固。高压旋喷桩施工措施详见《高压旋喷桩施工专项方案》。

一、工艺流程

沉井施工程序为：施工准备→测量定位→基坑开挖→垫层基础→刃脚制作→第一次下→沉井壁第一节制作→第二次下沉→井壁第二节制作→第三次下沉→封底→顶管施工→井壁第三节制作→附属及顶板制作。

附：工艺流程框图

沉井第三次下沉 沉井封底、养护 沉井第二次下沉 沉井井壁第二节制作 做试块 沉井井壁第一节制作 做试块 沉井第一次下沉 垫层基础 沉井刃脚制作 做试块 测量定位 基坑开挖 施工准备 建设优良工程 提供满意服务

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二、各工序施工方法 （一）测量定位

基坑开挖前先平整场地，随后根据设计井位坐标将井位放出，并利用周围环境做好井位控制点加以保护，同时根据设计提供的水准点进行复测，根据施工需要，设多个水准控制点，并加以保护。施工中所设的坐标控制点、高程控制桩需经监理复核无误后方可进行下道工序施工。

按施工需要主要对沉井施工布设施工控制网（A-A′轴、B-B′轴）。

附属及顶板施工 做试块 顶管施工 沉井井壁第三节制作 做试块

沉井观测控制网布置示意图

注：A、A′ 、B、 B′为沉井轴扭测量控制点 1、2、3、4为沉井下沉测量控制点

沉井施工期间，沉井四周地面沉降明显，水准基点引测后的设置需特别保护，拟设地面明标与地下暗标各一座，基点位置的设置应不受施工影响、地基坚实、便于保存的地点，埋设深度一般为原地坪以下50cm左右，并浇灌C20砼基础予以保护。放样前对已有数据、资料和施工图中的几何尺寸进行认真检核，确认无误后，才可作为放样的依据，严禁凭口头通知或未经过批准的草图放样。

（二）基坑开挖

基坑的位置根据设计图纸中的坐标确定，按照沉井轴线控制桩和中心 桩，在地面上放出沉井基坑样位。基坑底的平面尺寸与刃脚砂垫层宽度相等；根

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据土质及施工需要确定基坑边坡为1：0.5。基坑开挖的深度，根据土质、地下水位、现场施工条件定为2.1m左右。基坑开挖采用履带式挖掘机，沿顶管轴线方向后退行进挖土，挖出的土直接由自卸车运出施工场地。

集水坑明排：基坑底部四周挖设断面不小于30cm×30cm深度50cm的排水沟，并接入基坑内的集水井中，集水井至少比集水沟深50cm，用排水泵将集水井内的水排到附近雨水窨井中或河道，集水井内经常保持最低水位，直到集水井废除时止。

基坑排水如下图所示：

1:0.75集水井排水明沟 沉井1:0.75集水井750.1:排水明沟1:0.751:0.751:0.75 沉井1:0.75750.1:1:0.75 集水坑排水示意图

方井基坑（三）垫层制作

沉井刃脚踏面荷载大于下卧层地基土的承载力，故须铺设相应宽度和厚度的砂垫层，并在砂垫层上铺设素混凝土垫层，以扩大受压面积。

1、砂垫层

根据设计要求，砂垫层宽度3.6m，厚度1.5m。

砂垫层采用中粗砂，分5层铺设，每层铺设后，采用平板式振动器结合洒水进行密实。

2、素混凝土垫层

砂垫层铺设后浇筑C20素混凝土垫层。沉井素砼垫层厚度均为30cm，宽度为1.2m，每侧比刃脚踏面宽0.3m。

圆井基坑建设优良工程 提供满意服务

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1:0.75宁波市政工程建设集团股份有限公司 沉井、顶管施工技术专项方案

粗砂垫层分层夯实起沉标高C20素砼

沉井基础示意图

（四）井壁分节制作

沉井采用四次浇筑三次下沉法施工。虹星村沉井第一次施工至底层框梁底部，即刃脚+部分井壁高度5.3m，达到设计强度100%后，第一次下沉，沉至高出基坑底面0.5m后停止下沉（根据现场经验，防止第二次井壁浇筑时，沉井下沉对模板支撑造成损坏）；第二次施工至二层框梁以下1m，即井壁高度4.55m，达到设计强度70%后，第二次下沉，沉至高出基坑底面0.5m后停止下沉；第三次施工至顶层框梁以下0.9m，即井壁高度4.55m，达到设计强度70%后，第三次下沉，沉至设计标高后，立即进行封底。待顶管施工完成后，进行井壁第四次浇筑，浇筑高度1.7m。

黄山村沉井第一次施工至底层框梁底部，即刃脚+部分井壁高度4.95m，达到设计强度100%后，第一次下沉，沉至高出基坑底面0.5m后停止下沉（根据现场经验，防止第二次井壁浇筑时，沉井下沉对模板支撑造成损坏）；第二次施工至二层框梁以下1m，即井壁高度4.35m，达到设计强度70%后，第二次下沉，沉至高出基坑底面0.5m后停止下沉；第三次施工至顶层框梁以下0.9m，即井壁高度4m，达到设计强度70%后，第三次下沉，沉至设计标高后，立即进行封底。待顶管施工完成后，进行井壁第四次浇筑，浇筑高度1.7m。

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沉井井壁模板应在砼达到设计强度的70%以上方可拆除，刃脚斜面承受砼重量的模板在砼达到设计强度100%时拆除。

沉井制作质量标准：

横断面半径允许偏差： ±0.5%,且不大于50mm 井壁厚度允许偏差: ±15mm 井壁垂直度允许偏差: 1% 预埋件、预留孔位移允许偏差: ±20mm 1、钢筋加工安装

钢筋进场有原材料质保单,并按规范及批量进行原材料试验,合格后方可使用。钢筋的弯配和绑扎要严格按照设计图纸规定进行，钢筋直径＜Φ16mm者，采用绑扎接头；接头在受压区内按50%交叉错开，在受拉区内接头按25%交叉错开，错开距离不应小于30d或50cm。钢筋直径≥Φ16mm者采用人工电弧焊焊接。单边焊接长度不小于10d，电焊接头在受拉区还按50%交叉错开，即在同一断面内接头不应超过50%。

在板或壁上开洞当边长或孔径小于30cm时，钢筋应绕过，当大于30cm时，被截断钢筋应在预留孔口加固筋焊牢，现场绑扎外墙板钢筋应先立好内模板后再进行。刃脚踏面部衬垫3cm砼垫块。钢筋保护层按设计要求进行布置。

2、脚手架及支模架施工 （1）脚手架搭设

沉井制作首先需要搭设脚手架，脚手架选用Φ48mm扣件式钢管结构。沉井外部采用双排落地脚手架，内部采用满堂扣件式支模架施工。外脚手架立杆坐落在沉井基坑内，立杆下方采用10cmC15素混凝土基础，搭设按照脚手架构造搭设，主要作为人员上下通道。

为了让施工人员上下脚手架方便起见，外脚手架可搭设简易倾斜走道或扶梯；倾斜角度为30°～40°的走道；走道踏脚面设有防滑条，所有走道和扶梯均有护栏。为了确保外脚手架整体稳定，在通道的其他方向均设置剪刀撑。剪刀撑按照4.5～4.8m间距布置，水平层高4.8m布置一道，形成稳固架体。

在沉井第一次制作时搭设两层外脚手架后，随着第二次沉井制作逐层增加，斜撑仍然需要设置。外脚手架与砼井壁之间保留0.4m距离，便于模板、扣件式

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钢管等安装之用。外脚手架与模板脱离分开。

（2）支模架搭设

井内梁与井壁浇筑时，井内梁支模架立杆坐落于沉井内，井字梁投影面基础采用50cm塘渣+15cm厚C15砼垫层，宽度为2m。顶板浇筑时，梁及顶板支模架立杆坐落在沉井底板，无需进行基础处理。支模架位于梁部分搭设尺寸为：立杆纵距0.9m，横距0.6m，步距1.2m；支模架位于顶板部分搭设尺寸为：立杆纵距0.9m，横距1.2m，步距1.2m；立杆计算采用单立杆，横杆与立杆连接方式为扣件连接，扣件抗滑承载力系数为0.8。计算详见附件。

支模架在对砼井壁模板起到固定作用的部分，应增设剪刀撑组成几何不变体系防止模板走动等不良情况。

（3）脚手架及支模架拆除

脚手架拆除之前完成模板拆除、砼外露面处理、喷涂测量标志、搭设沉井内外扶梯等准备工作。拆卸扣件钢管脚步手架顺序是自上而下逐层拆卸。钢管、 五金扣件等分类堆放，防止日晒雨淋后造成锈蚀浪费。

脚手架的拆除作业按规定的拆除程序进行。连壁件在位于其上的全部可拆杆件拆除后才能拆除。在拆除过程中，凡已松开连接的杆配件及时拆除运走，避免误扶和误靠已松脱连接的杆件。拆下的杆配件以安全的方式运出和吊下，严禁向下抛掷。拆除过程中，操作人员互相配合、协调动作，禁止一人拆除较重杆件等 危险性的作业。

3、模板安装 3.1井壁模板安装

井壁模板采用15mm竹胶板模板，背肋竖向木档采用5×10cm方木，内外模采用Φ14mm对拉螺杆和扣件式钢管进行固定。 对拉螺杆按间距50cm×50cm布置。因有抗渗要求，在螺栓中间设止水板。

模板安装加固示意图如下：

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50*20mm止水环钢板对拉螺栓@60×60cm施工缝3020

井壁模板示意图 模板加固实物图 模板安装具体工艺流程如下：

安装前检查→内支架搭设→内侧模板安装就位→清洗杂物（焊好止水片）→安装钢筋→安装就位外侧模板→安装斜撑→穿墙螺栓穿过另一侧模板→调整模板位置→紧固穿墙螺栓→斜撑固定→模板支撑验收。

安装模板时，注意事项：

a、检查模板安装位置的定位基准墙线及模板编号。

b、将一侧模板按位置线安装就位、安装斜撑或使工具型斜撑调整至模板与地面呈75°，使其稳定落于基准面上。

c、以同样方法就位另一侧墙模板，使防水穿墙螺栓穿过模板并在螺栓杆端戴上扣件和螺母，然后调整两块模板的水平和垂直方向，与此同时调整斜撑角度，合格后，固定斜撑，旋紧穿墙螺栓的螺母。

d、模板安装完毕后，全面检查扣件、螺栓、斜撑是否坚固、稳定，模板拼缝及下口是否严密。

3.2刃脚模板安装

刃脚模板材料与井壁模板材料相同，只是刃脚结构形状相对复杂，模板支立难度稍大，为确保刃脚施工的形状、尺寸与整体施工质量，并防止出现漏浆和避免混凝土表面不平整，计划对刃脚模板进行专项设计和加工制作，确保尺寸准确，整体稳定，强度刚度符合要求，能够全面满足沉井刃脚施工的需要。由于刃脚高度为3.3m，第一次施工至刃脚上方，因此，必须考虑混凝土浇筑时刃脚处混凝土是否会上浮。充分考虑沉井接高的要求，根据施工需要提前预埋或预留模板对拉螺杆。刃脚模板形状严格按照刃脚形状制作加工，楞木间距、对拉螺杆水平间

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距均与井壁模板相同，对拉螺杆竖向间距（钢管间距）在满足受力的前提下，根据沉井结构特点灵活布置。考虑到刃脚的特点及模板接缝较多的现实，接缝处理比较关键，施工时需要高度重视，合模前仔细检查，根据实际情况选择双面胶或其他填缝材料处理模板缝隙，保证模板表面平整光洁和整体加工制作质量，断面图如下所示：

20020050×20mm止水环螺帽?16对拉螺杆螺帽50×20mm止水环螺帽50×20mm止水环?16对拉螺杆?16对拉螺杆螺帽?16对拉螺杆50050×20mm止水环50050×20mm止水环50×20mm止水环50050×20mm止水环50050×20mm止水环50×20mm止水环345050050050×20mm止水环圆孔50×20mm止水环螺帽?16对拉螺杆50×20mm止水环圆孔木质垫块上打孔穿钢丝绑在拉杆上面木质垫块上打孔穿钢丝绑在拉杆上面木质垫块木质垫块50×20mm止水环圆孔圆孔50×20mm止水环500木质垫块上打孔穿钢丝绑在拉杆上面木质垫块上打孔穿钢丝绑在拉杆上面木质垫块木质垫块50×20mm止水环圆孔圆孔50×20mm止水环500木质垫块上打孔穿钢丝绑在拉杆上面木质垫块上打孔穿钢丝绑在拉杆上面木质垫块木质垫块50×20mm止水环圆孔螺帽?16对拉螺杆螺帽50×20mm止水环圆孔?16对拉螺杆木质垫块上打孔穿钢丝绑在拉杆上面木质垫块上打孔穿钢丝绑在拉杆上面木质垫块木质垫块250沉井刃脚模板剖面示意图 沉井刃脚模板剖面示意图a、拉杆竖向间距（钢管间距）按刃脚结构形式合理布置，必须符合受力要求，通过受力验算方可使用，在方案计算书中有详细的计算过程；

b、刃脚斜面的楞木与钢管之间设置木质垫块，具体尺寸由木工根据实际要求进行合理确定，木质垫块上打孔穿入铁丝绑扎在对拉螺杆上面，防止垫块掉落；

c、刃脚变形各部位的模板、楞木由木工根据结构要求和稳定需要，确定长度和尺寸，必须保证牢固可靠，接缝严密，与混凝土接触面平整光洁。

d、在刃脚混凝土浇筑前，为防止刃脚凸缘顶部模板上浮，在其上放置钢筋作为配重，以抵消模板的浮力。

说明：沉井刃脚模板、侧壁模板受力，在方案计算书中均有相应的计算。 4、钢筋保护层控制措施 4.1安排好各工种交叉作业时间

沉井刃脚及井壁钢筋绑扎完成并经监理验收合格后，进行保护层的绑扎。

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2505005005005003450500500500宁波市政工程建设集团股份有限公司 沉井、顶管施工技术专项方案

4.2严格控制垫块质量和分布密度

刃脚以下采用普通螺杆，垫块采用混凝土垫层，间距50×50cm梅花型布置；底板以上采用止水螺杆，垫块采用混凝土垫层，间距50×50cm梅花型布置。

4.3设置必要的钢筋支撑钢筋

根据沉井的施工要求，混凝土保护垫块绑扎后，由于垫块较活动，不易固定，因此，必须采用钢筋支撑进行固定。钢筋支撑间距采用1.5×1.5m，采用“7字”型钢筋与井壁钢筋焊接，用来固定模板，从而保证保护层的厚度。

4.4控制下料尺寸

在钢筋制作时必须按照规定的尺寸下料，从而保证钢筋绑扎成品的几何尺寸。只有钢筋绑扎成品正确，才能有效控制保护层的厚度。

5、浇筑砼

本工程沉井结构混凝土强度等级为C40，抗渗标号S6，砼采用商砼泵送浇筑。 砼浇筑是沉井施工的关键环节，为保证泵站的施工质量，在保证砼质量的前 提下，必须合理安排浇筑程序，控制砼的浇筑时间。

在混凝土浇灌前对模板、钢筋预埋件及预留孔的位置和尺寸等按照《钢筋混凝土施工及验收规范》、《给水排水构筑物工程施工及验收规范》以及设计所提出的特殊要求进行仔细检查核对，经隐蔽工程验收合格后，方可浇筑混凝土，刃脚砼必须一次浇灌完毕，不得中途停顿。浇捣砼前应检验砼配比、水泥、外掺料、砂石料等材质必须符合规定要求。

每次分层浇筑高度不大于50cm，砼坍落度控制在12±1cm左右，并在前层砼达到初凝前将次层砼拌和物振捣完毕，振捣时插入式振捣器插入前将次层砼拌和物振捣完毕，插入式振捣器按30cm平面有效直径布置振捣并应插入前层砼5cm。在整个浇注过程中混凝土应按一定厚度分层灌筑，不允许将混凝土顺着倾斜表面直接滑下或流向其最终浇捣位置。从高处倾落混凝土时，其卸落高度不应超过2m，若超过2m时，则采用滑槽、导管、串筒内要装有减速装置，以防混凝土分离。

混凝土分层捣固时，为使上下层混凝土结合成一整体，振捣器插入下层混凝土5cm，振捣器应避免碰撞钢筋模板或预埋件。混凝土浇筑前在井的四角模板上设置沉降观测点，以便及时发现沉井在浇捣过程中由于自重重造成的不均匀沉

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降，采取措施，指导在浇筑过程中混凝土浇筑的部位及顺序，及时更正浇筑过程中沉井造成的偏差，影响质量。混凝土浇筑时，选用有施工经验的人员担任组长，指导砼的振捣。井上有专人负责安全质量工作，进行监督和指导。

因故间歇时，作好水平施工缝，砼浇筑结束后，用草包将整个井壁覆盖，并浇水养护，浇水时应做到细水匀浇，草包保持湿润，保养一个星期。

沉井第二次、第三次及第四次接高时，将接合处砼凿毛，冲冼干净，并用水泥砂浆（与砼相同配比），涂刷一遍。沉井上下节砼接缝要做处理：施工缝应做成凹缝形式，浇注混凝土时应对施工缝部位的混凝土进行充分捣固，以利于混凝土密实粘贴，在混凝土断面中的施工缝(新旧混凝土接搓处)继续浇筑前将其表面凿毛，清除浮浆位之露出石子，用水冲洗后保持湿润，铺一层10～15mm厚与混凝土配合比相同的水泥砂浆或高砂率混凝土，再浇灌混凝土。二期砼浇筑在一期砼浇筑完成7天后进行。

6、拆模

一般在砼浇捣完成经湿润养护48小时后（视当时气温而定），可以放松沉井墙身的拉条螺栓，拆卸模板和扣件式钢管。沉井直壁模板应在砼达到设计强度的25%以上方可拆除。操作顺序是自上而下，由内向外拆卸模板和扣件式钢管。注意拆除钢模时，不要用力敲打或将新浇筑的砼表面碰伤。下节制作后模板不可全部拆完，要留部分，支承上节模板。模板拆除后及时在对拉螺杆根部将砼表面凿成直径5cm、深2cm的凹坑，然后割除拉条螺栓，用防水砂浆二次补坑，并涂防水材料两度。对于较大孔洞口悬空部分的砼底模应按要求，当砼强度达到80%设计强度时，方可拆除。

拆除后的模板、钢管脚手、五金配件，应及时清理，堆放整齐，对弯曲变形的钢模要及时整理。

模板拆除后在井的四角喷涂测量水准标志，在井顶端处喷涂测量沉井位移标志。

7、砼养护

每次浇筑砼时，都应按砼的方量或台班制作相应的28天抗压、抗渗试块各 两组，并委托有资质的测试中心进行专业养护，按规范要求及时进行测试，根据同强度及时调整施工工序，有利于合理安排、合理控制。

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（五）沉井下沉

沉井刃脚混凝土达到设计强度的100%后实施下沉，井壁混凝土达到设计强度的70%后实施下沉；本工程沉井拟采用排水挖土下沉。

1、准备工作

（1）沉井下沉前封堵井壁全部预留孔洞，对较大的孔洞可用水泥砂浆砌砖封堵，并在靠土的一侧用水泥砂浆抹面。封堵孔洞用的砂浆强度应满足下沉时能抵抗土压力和水压力的要求，还要考虑便于拆除。

（2）沉井下沉前检查降、排水效果，当达到设计的要求后方可开始下沉。 （3）放线定位。沉井下沉前，先在内外井壁上各对称弹出4条垂线，以测定沉井下沉时的倾斜度。在沉井内部4条垂线的顶端，悬挂垂球，并在刃脚处设标盘，沉井下沉施工时，随时观测沉井偏斜，以便及时纠偏。在沉井外壁，沿4条垂线绘制水平测量标尺以此测定沉井的下沉量及下沉偏差。

（4）检查沉井下沉使用的机械、设备、工具是否完好，数量是否能满足要求。

（5）当沉井附近有已建成的建筑物或管线时，在有关位置处设置沉降变形观测点，并在沉井下沉和施工排水期间定期观测其变形情况，直至沉井封底完 毕施工停止抽水满3个月为止。

（6）砼垫层凿除前，对所有的砼垫层进行间隔对称分组编号，在凿除砼时分组、对称、同步地进行工作，待同一编号的砼垫层凿除完并进行回填后，方可凿除下一组编号砼垫层，每砼垫层凿除一组必须及时回填，回填材料采用中粗砂。

2、下沉方法

采用排水挖土下沉法，操作方法如下：

先破碎垫层混凝土，再采用长臂挖土机挖土。土方直接装车外运。挖土时安排专人指挥，统一操作。先挖四周后挖中间，分层挖掘，每层厚度按40cm， 中间部分的土面应始终高于四周的土面40cm以上，呈反锅状，沿刃脚内壁应保留土台，土台宽度根据沉井内的土质决定，当土质松软时土台宽度应大些；土质坚硬时土台宽度可小些，一般为2m左右。沉井下沉时，按平面轴线的位置逐层沿外边四周挖去土台。当土台经不住沉井刃脚的挤压时，土体就会破坏坍落，此时沉井便均匀下沉，每次下沉控制在20cm左右。 在挖除刃脚附近和刃脚下部的土

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时要求对称均衡，挖土的速度相同，土面的高程保持一致（纠偏时除外）。同时加强施工力量，争取在最短的时间挖完，以保持沉井的均匀下沉。沉井下沉施工的全过程，都根据下沉系数变化和土质情况，指导和灵活调整出土范围和方法，以使沉井平稳、均衡地下沉。

3、下沉控制

在沉井的下沉过程中，经常观测沉井的倾斜度和刃脚踏面的高程。在刃脚的 入土深度未及沉井高度的1/3时，重点观测沉井井筒的倾斜度；当沉井刃脚踏面高程下沉到距设计高程约2m时，应加强对踏高程及下沉量的观测。

3.1下沉观测要求

1）初沉阶段，对沉井的位置、标高（沉降值）和垂直度及时进行测量，每2小时至少测量一次（班中及每次下沉后），并作好记录。必要时应连续观测，及时纠正。

2）终沉阶段，每小时至少测量一次，如停止挖土后沉井仍不能停止时，应立即采取措施控制沉井下沉。

3）沉井下沉接近设计标高时，应加强观测，观测沉井在8小时内累计沉降量不大于10mm时，可准备进行封底。

3.2沉井井筒垂线倾斜度的观测

沉井井筒垂线倾斜度的观测方法为：观测在井筒内壁预先设定的4个垂球的锥尖是否分别在相对应位置上的标盘中心，当井筒发生偏斜时，垂球锥尖就偏离标盘中心点，垂球吊线就偏离井筒内壁上的垂线。根据垂球偏离标盘中心及偏离井筒内壁的垂线的方位和大小进行纠偏。一般在沉井每次下沉前后各观测一次。

3.3沉井下沉量、刃脚踏面高程及井筒倾斜度的观测

沉井刃脚踏面高程及下沉量的观测方法为：利用在沉井外地面上轴线位置处预先设置的水平指标尺，分别测出下沉时刃脚踏面的高程，前、后两次分别测得的刃脚踏面的高程差，即下沉量；刃脚踏面下沉前高程减去测得下沉时踏面高程即总下沉量。同时两个相对点高差读数之正、负差，也表示沉井井筒倾斜的方向 及倾斜程度。一般上述观测在每次下沉前、后各一次。

3.4终沉控制

当沉井刃脚踏面下沉至离设计标高还剩1m左右时，沉井进入终沉阶段，此

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时应切忌“深锅底”，因为过深的锅底，可能导致刃脚下土体大量向井内涌入，易发生突然下沉或超沉。应先冲刷刃脚附近的土体，形成“反锅底”，然后视情况再挖中心部位土体，控制好下沉速度，务求沉井缓缓挤土下沉到位。如水位较高时，采用潜水员下潜冲泥下沉。下沉到比设计标高高15cm时,立刻停止下沉。

3.5沉井下沉施工记录

沉井下沉施工记录是将沉井过程中测量的结果及观察分析的有关情况准确无误地记录下来，并及进通报给有关人员。该记录的作用是及时准确地提供沉井下沉施工质量和土层、地下水等变化的信息，据此控制沉井下沉过程中的质量， 并作为技术档案备查。

沉井下沉的施工记录是动态的施工记录。主要记载沉井下沉过程中刃脚踏面各点不同计算出相应的下沉深度及偏斜；描述沉井纠偏及土层、地下水变化情况；记录沉井施工至封底前出现的问题及采取的解决问题的措施和效果。沉井下沉施 工记录应有专人负责填写，并经审核人、项目负责人签字后存档备查。

3.6挖机站位及运土车辆停放位置

沉井施工过程中，不管是沉井基坑开挖，还是沉井下沉等，皆是挖掘机与人工配合施工，都需要考虑挖掘机及运土车辆的停放位置，本沉井施工时挖掘机计划停放在沉井的短边位置，距离沉井井壁不小于3m，以减少对沉井水平方向荷载，两面对称停放，交替作业，灵活操作，均匀施工，对称开挖，人机配合，合理调配，科学实施。靠近井壁内侧及框架两侧的渣土尽量采用人工开挖，防止机械碰触沉井结构，保证安全，沉井内的渣土多用机械开挖，合理控制施工速度。

挖土时必须严格按照上述要求进行挖土作业，挖土过程安排技术人员，现场跟班和指导，测量人员跟进测量，不得随意开挖，或不对称开挖，以免造成沉井倾斜或其他问题。沉井施工每次开挖方量都不大，如采用边挖边运，运土车辆等候时间较长，而且新挖出的软土含水量较高，极容易从车中渗漏出泥水浆液，滴洒至行车沿线的路面上，从而污染环境，影响市容。因此在挖土和运土时，计划用挖掘机将新挖出的土传递至距离沉井10m以外暂时存放，以便自然风干，降低天然含水量，为外运弃土创造条件，存放时间根据渣土干湿状况而定，在保证不滴水和不污染环境的前提下方可外运。土方外运和弃土必须通过城管、市容和环保部门的批准。实施土方外运时严格按照环保、城管等相关单位批准的运输行车

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路线行驶，在规定的弃土场弃土，运土车辆在出厂前进行清洗，并排专人检查，符合环卫要求后方可出场，不允许私自运土和弃土。沉井施工挖掘机停放示意图如下：

车沉井

4、沉井下沉后接高混凝土时的稳定措施

本工程沉井计划分四次制作，三次下沉，当沉井第一次下沉以后，紧接着是沉井的第二次制作，即沉井继续接高。此时由于沉井最上部的几米高度高出地面，井壁外侧不接触地层土质，没有摩擦力。属于自重增加，摩擦力没有相应增加的状况，因此，这种工况需要考虑防止和避免沉井自行下沉或倾斜，通常情况下，沉井在下沉期间，下沉系数K1>1，当沉井井壁接高时，下沉稳定系数K2必须小于1，这时对沉井的下沉稳定系数进行计算，如沉井下沉稳定系数满足K2<1，则认为地基是稳定的，沉井不会发生自行下沉或倾斜，如沉井下沉稳定系数不满足K2<1的条件，则需要在井内填土和灌水等临时措施，来保证沉井接高时的地基稳定。这项沉井下沉系数计算在本方案计算章节有专门的计算过程和计算结果。

（六）封底

当沉井下沉到距离设计标高0.1m（规范规定）时停止挖土，由于宁波地区地质特殊，大部分都是软土，根据以往施工经验，当沉井下沉至距离设计标高0.2～0.3m左右时，就要停止挖土，注意观察，靠自重下沉至设计标高，沉井即将下沉到位后，加强观测，当自沉速率小于10mm/8h时，方可进行封底。封底前，确认挖土面的标高。此处封底采用干封底措施，确保沉井封底效果，封底示意图如下所示：

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（七）底板施工

沉井封底混凝土施工完毕，需要进行必要养护，使其具备一定强度后，方可进行底板施工，根据设计要求，底板混凝土厚度为0.8m，强度等级为C40S6，保护层厚度为50mm，由于沉井井壁施工时设有预埋钢筋，在底板钢筋绑扎时，需要与井壁预埋钢筋进行有效连接。底板钢筋绑扎前需对封底混凝土表面进行清理，并在表面做标记，作为底板钢筋间距的控制点位。钢筋绑扎完成后，项目部进行检查验收，完善手续且符合要求后，方可浇筑混凝土。混凝土浇筑和养护均按照井壁混凝土施工的要求进行作业。

（八）顶板施工

底板施工完成后进行顶管施工，并进行闭水试验合格后，施工顶板。顶板采用扣件式满堂支模架法浇筑。混凝土强度达到设计强度后拆除支架、模板，然后回填。

井内梁及顶板满堂支模架计算详见附件。 （九）老井改造措施 1、现状调查

从现场对老井进行调查，老工作井均位于泵房附近。井筒标高为现状原地面标高，井筒口径Φ700mm，老井盖板采用钢筋混凝土现浇盖板。

由于老井还未投入使用，但老井完成时间较长，可能存在有毒有害气体。我项目部采用直接将老井盖板凿开，用手提气体监测仪器监测有毒有害气体，之后进行水泵抽水，待沉井内水抽干净后，进行顶管施工。

2、老井凿开及进洞施工方案

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根据以往经验，安排管道顶进至老井与老井开孔结束的时间节点几乎同时，使顶管顶进可以不停止，一旦停止，管壁与泥土加紧粘结，增加阻力，影响顶进。

顶进连接需要在老井上做许多工作：

2.1打开老井盖板以及与之相连的另一老井的井盖，暴露至少24小时，以此进行排毒，必要时同时采用通风机（空压机）吹风加速排毒。

2.2对老井内的已有洞口进行封堵，新建管道进洞前做好排干井内污水和开凿进洞口二项准备工作。

2.3对老井井口四周进行彩钢板围护；

2.4带有防毒面具的工作人员下到沉井中，用砖砌体封堵老井中预留洞口，（不是顶管的洞口），防止有少量污水不断往老井中渗入，给顶管施工造成一定的困难。

2.5自备排水泵抽干老井内的积水。

2.6顶管测量人员戴好防毒面具，系好救生绳，下到老井内确定顶进的中心位置及标高。

2.7新建沉井往老井进行顶管施工，顶至老井井壁时，停止顶进。 2.8施工人员在老井顶板上凿除一个洞口，切割钢筋，严禁使用明火，应采用液压钳或砂轮机将洞口的钢筋切断，工具管顶至井中，然后用专用设备对工具管进行分解，将管子与井壁四周的空隙用高标号细石混凝土填满，并将井内的淤泥、杂物清除干净。

三、沉井下沉施工质量通病防治

根据本工程的土质、水文以及以往在宁波地区的施工经验判断，本工程沉井在下沉过程中可能出现的质量通病主要有以下几种，并提出针对性的预防和处理方法。

（一）下沉过快

沉井下沉速度超过吸泥速度，出现异常情况。 1、原因分析

A、遇软弱土层，土的耐压强度小，使下沉速度超过吸泥速度； B、长期抽水或因砂性土的流动，使井壁与土间磨擦力减小； C、沉井外部土液化。

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2、预防措施和处理方法

A、可用木垛在定位垫架处给以支承，并重新调整吸泥，先冲刷中间土体，后冲刷刃脚四周土体；

B、采用不排水法下沉，增加浮力；

C、在沉井外壁间填粗糙材料，或将井筒外的土夯实，增大摩阻力；如沉井外部的土液化发生虚坑时，可填碎石处理；

（二）下沉过慢

沉井下沉速度很慢，甚至不下沉。 1、原因分析

A、沉井自重不够，不能克服四周井壁与土层摩阻力和刃脚下土的正面阻力； B、向刃脚方向削土深度不够，正面阻力过大； C、井壁制作表面粗糙，高低不平，与土的摩阻力加大；

D、刃脚被砂砾、卵石层及粗砂层挤实或局部被孤石或大卵石搁住； E、在粘性土层中下沉，因故中途停沉或过久，侧压力增大而使下沉过慢或停沉。

2、预防措施和处理方法

A、沉井制作采取措施，严格保持尺寸准确，表面平整光滑；

B、采取在井顶均匀配重的方法，使沉井有足够的下沉自重，下沉系数应不小于1.05～1.25。配重物体采用混凝土块。

C、对下沉系数不大的沉井，采取连续吸泥，连续下沉，不使中间停歇时间过长；

D、用高压水均匀冲刷井壁及刃脚或在井壁上预埋射水管，遇下沉缓慢或停沉，进行射水减少井壁与土层之间的摩阻力；

E、在井壁周围空隙中充填触变泥浆（膨润土20%，火碱5%，水75%）。 （三）突沉

沉井在瞬时间内失去控制，下沉量很大，或很快，严重时往往使沉井产生较大的倾斜，周围地面塌陷。

1、原因分析

A、冲泥将锅底挖得太深，沉井暂时被外壁阻力和刃脚托住，当继续吸泥时，

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土壁摩阻力达到极限，井壁阻力因土的触变性，使沉井失去支撑而导致突然下沉或急剧下沉；

B、沉井下遇有粉砂层，由于水压作用井内涌砂，产生流砂现象，而造成急剧下沉；

2、预防措施和处理方法

A、控制水力冲击深度，锅底不要挖得太深；

B、严格控制吸泥深度，不使刃脚被掏空，特别是刚开始下沉时，要注意先观测沉降，少吸泥。

C、控制排水高差和深度，减少动水压力，不使产生隆起现象。 D、在沉井外壁空隙填充中粗砂或级配碎石增加摩阻力，随沉随灌。 E、发现沉井内有大量隆起或产生流塑情况，为防止突然急剧下沉和意外事故发生，可向井内灌水，把沉井下沉改为不排水下沉施工。

F、当沉井下沉达到设计标高时，而井内涌土高度达到封底底板标高以上，因挖土会使继续下沉，故封底工作宜按沉井底部分格进行。

（四）倾斜

沉井在浇筑过程中或下沉前，或下沉过程中，井体发生倾斜，使井体中心线与刃脚中心线不重合，沉井垂直度出现歪斜，超过允许限度。

1、原因分析

A、基坑土质软弱而垫层设置不合理，或受水浸泡，导致地基承载力不够，使沉井在浇筑过程中或下沉前就产生不均匀沉降，从而发生倾斜。

B、沉井刃脚下的土质软硬不均，如靠近道路的一侧较另一侧密实，两侧地基承载力和摩擦力存在较大差异。

C、沉井制作刃脚不平，井壁不垂直，刃脚和井筒中心线不垂直，使刃脚推动导向功能不一致；

D、挖土不均匀使井内土面高差悬殊；

E、刃脚下掏空过多，使沉井不均匀下沉，易于产生倾斜； F、刃脚一侧被障碍物搁住，未及时处理；

G、井外弃土或堆物，井上附加荷重分布不均，造成对井壁一侧产生偏差。 2、预防措施和处理方法

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A、严格按方案确定的垫层宽度、厚度设置，砂垫层拍平振实，基坑内严防积水；

B、沉井浇筑时，在土质较软的一侧设置木桩斜撑。或在土质较软的一侧的刃脚两侧堆砌砂袋或土袋；

C、加强沉井过程中的观测和资料分析，发现倾斜及时纠正； D、严格控制沉井制作尺寸，使偏差在允许范围以内；

E、在刃脚高的一侧加强吸泥，低的一侧不吸泥，待正位后再均匀吸泥； F、在刃脚较低的一侧适当回填砂石或石块，延缓下沉速度；

G、在井外深挖倾斜反面的土方，回填到倾斜一面，增加倾斜面的摩阻力； H、不排水下沉，在靠近刃脚低的一侧适当回填砂石；在井外射水或开挖，增加偏心压载以及施加水平外力等措施。

（五）位移或扭位

沉井下沉过程中或下沉后，筒体轴线位置发生一个方向偏移（称位移），或两个方向的偏移（称扭位）。

1、原因分析

A、大多由于倾斜引起的，当发生倾斜和纠正倾斜时，井体常向倾斜一侧下部产生一个较大的压力，因而伴随产生一定位移，位移大小随土质情况及向一边倾斜的次数而定，当倾斜方向不平行轴线时，纠正后则产生扭位，多次不同方向的倾斜，纠正后，常伴随产生偏离轴线方向的扭位；

B、沉井倾斜未纠正就继续下沉，常会使沉井向倾斜相反方向产生一定位移； C、测量定位出现差错。 2、预防措施和处理方法

A、控制沉井不再向偏移方向倾斜；

B、有意使沉井向偏位的相反方向倾斜，当几次倾斜纠正后，即可恢复到正确位置或有意使沉井向偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至刃脚处中心线与设计中心线位置相吻合或接近时，再将倾斜纠正；

C、及时不断地纠正倾斜，避免在倾斜情况下继续下沉，造成位移和扭位； D、加强测量的检查和复核工作。 （六）搁置

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沉井被地下障碍物搁置或卡住，不能下沉的现象。 1、原因分析

沉井下沉局部遇孤石、大块卵石、砖石、混凝土基础、管线、钢筋、树根等，造成沉井被搁置、卡住，难以下沉。

2、预防措施和处理方法

A、遇较小孤石，可将四周土掏空后取出；较大孤石或大块石、地下沟道等，可用风动工具或用松动爆破方法破碎成小块取出。炮孔距刃脚不小于50cm，其方向须与刃脚斜面平行，药量不得超过200g，并设钢板、草垫防护，不得用裸露爆破；

B、钢管、钢筋、树根等可用氧气烧断后取出；

C、不排水下沉，爆破孤石，除打眼爆破外，也可用射水管在孤石下面掏洞，装药破碎吊出。

（七）悬挂

沉井下沉过程中，刃脚下部土体已经掏空，而沉井的自重仍不能克服摩擦力下沉，产生悬挂现象，严重时将井壁拉裂。

1、原因分析

A、井壁与土体间的摩阻力过大，沉井自重不够，下沉系数过小； B、沉井平面尺寸过小，下沉深度较大，遇较密实的土层，其上部有可能被土体夹住，使其下部悬空，易造成井壁拉裂。

2、预防措施和处理方法

A、用0.2～0.4mpa的压力流动水沿沉井外壁缝隙冲水，以减少井壁和土体间的摩阻力；

B、在井筒顶部加荷载；

C、继续第二层碗形挖土，或挖空刃脚之土，必要时向刃脚外掏深100mm； （八）超沉或欠沉

沉井下沉完毕后，刃脚平均标高大大超过或低于设计要求深度。 1、原因分析

A、沉井下沉至最后阶段未进行标高控制和测量观测； B、下沉接近设计深度未放慢挖土和下沉速度；

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C、遇软土层或流砂，使下沉失去控制；

D、在软弱土层预留自沉深度太小；或未及时封底；或沉井下沉尚未稳定就封底，常造成超沉；在砂土层或坚硬土层预留自沉深度太大，或沉井下沉尚未稳定就封底，常发生欠沉；

E、沉井测量基准点碰动，标高测量错误。 2、预防措施和处理方法

A、沉井接近设计标高应加强测量观测，校核分析工作；

B、在井壁底梁交接处，设砖砌制动台，在其上面铺方木，使梁底压在方木上，以防过大下沉；

C、沉井下沉至距设计标高0.1m时，停止挖土和井内抽水，使其完全靠自重下沉至设计或接近设计标高；

D、采取减小或平衡动水压力和使动水压力向下措施，以避免流砂现象发生； E、沉井下沉趋于稳定（8h的累计下沉量不大于10mm时），始进行封底； F、采取措施保护测量基准点，加强复测，防止出现测量错误。

第三节 顶管施工技术方案

本工程顶管采用钢筋混凝土顶管，虹星村顶管管径D1000mm，长度28m，管顶覆土厚度7.5m，允许最大顶力3000KN。黄山村顶管管径D800mm，长度23m，管顶覆土厚度6.5m，允许最大顶力3000KN。顶管拟采用泥水平衡法施工。

一、工艺流程

顶管施工工艺流程：顶进设备安装→顶管机井内就位（试运行）→顶管机穿墙→顶管顶进→出洞、收口→顶管设备转移。顶管施工工艺流程图如下：

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井下测量放样泥水系统安装出 洞顶进管机顶进 吊第一节管节管节顶进顶完第一管节 吊下一节管节管节拼装进洞 顶管机与管节分离压浆补回地面设施安装

二、泥水加压平衡顶管法概述 本工程采用泥水加压平衡顶管法。 泥水加压平衡顶管工法的特征是在机械掘削式顶管前部的刀盘后安装隔板，形成泥水压力仓，将加压的泥水送入泥水压力仓与刀盘切下的土混合后由泥浆泵 以泥水形式输送到地面, 以实现连续顶进出土的过程。 泥水平衡顶管系统主要由顶管机、泥水处理、泥水输送及顶进管理四个系统 组成。 泥水分离器泥浆调整池送泥泵遥控操作柜主顶油泵站沉淀池排泥泵旁通阀顶管掘进机电器柜主顶系统测量经纬仪导轨旁通阀 泥水平衡顶管示意图泥水平衡顶管示意图 建设优良工程 提供满意服务 30

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1、泥水平衡顶管机

a.泥水加压平衡顶管机主机工作原理

工具管在正常作业前，刀盘与壳体外圈接触，刀盘与刀盘盘体接触，泥水仓处于密闭状态，以延缓泥水压力泄漏。同时在泥水旁路切换大循环时，使泥水压力的波动对开挖面的扰动降到最小，待泥水仓中压力稳定后，启动中心轴动力泵站带动中心轴及刀架向前运动，使刀架与刀盘分离，在两者之间形成四条70mm的进土间隙，并由中心轴及刀架的继续伸出带动刀盘盘体的运动，使之与壳体保持一定距离，此时机头即处于待工作状态，启动刀盘驱动电机，通过第一级减速(105k行星齿轮减速机)，其输出轴上的小齿轮带动中心轴上的大齿轮(即第二级减速i=131/17)最终带动刀盘及刀架，以1.5rpm转动(可正反转)切削土体。

b.顶进装置

顶进装置分主顶进装置及中继顶进装置两部分。主顶进装置的主要功能是完成管节的顶进，其由底座、油缸组、顶进头、V形顶块、钢后靠及液压动力泵站 等组成；中继顶进装置主要是为中继接力顶进所用。

2、泥水处理

泥水处理系统主要由粘土溶解槽、调整槽、剩余槽、清水槽、泥水分离旋流器和沉砂池等组成，起处理泥水(由盾构开挖面排出)和制造新鲜泥水的作用。 泥水处理采用一次沉淀的方法，沉淀后的泥水送入调整槽，调整粘度、密度后重 新利用。

3、泥水输送

泥浆输送系统是由一根6″送泥管、一根6″排泥管、送泥泵和排泥泵等部分组成。经处理后的泥水由调整槽通过P1-1泵或PH泵由地面送至井下，顶管内排出的高密度泥水，经安装在地面和隧道内的接力泵送回至地面泥浆沉淀池。

4、顶进管理系统

顶进管理系统由顶管机主机及泥水输送两大系统组成。该系统能在电脑中反映出施工过程中的切口水压、送排泥流量、送排泥密度、主顶速度、主顶行程、刀盘油压和顶管的平面、高程、转角等一系列施工参数。

顶进过程中，中央控制室操作人员通过此管理系统反映的各类施工参数及时作相应调整。

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(1)顶进速度

顶进速度的控制过程中，应注意以下几点：

①主顶启动时，必须检查千斤顶是否靠足，开始顶进和结束顶进之前速度不宜过快。每节顶进开始时，应逐步提高顶进速度，防止启动速度过大。

②在利用中继间(一级或多级)作接力顶进时，必须确保后级中继间及主顶所用千斤顶充分均匀受力，避免顶管机后退造成切口水压剧降，从而影响开挖面的稳定。待前级中继间顺利顶进到位后依次将后级中继间及主顶顶进到位。

③一节顶进过程中，顶进速度值应尽量保持恒定，减少波动，保证切口水压稳定和送、排泥管的畅通。

④顶进速度的快慢必须满足每节润滑泥浆注浆量的要求，保证润滑泥浆系统始终处于良好工作状态。

根据实际施工经验，正常顶进条件下，顶进速度应设定为2.5～3.5cm/min；如正面遇到障碍物或地基加固土，顶进速度应低于1cm/min。

(2)泥水质量控制 ①密度

泥水的密度是一个主要控制指标。泥水密度比重不宜过高或过低，过高将影响泥水的输送能力，过低将破坏开挖的稳定。实际施工和室内实验结果表明，适用于本工程的泥水密度范围应在1.12～1.20g/mm3。

②粘度

泥水的粘度是另一个主要控制指标。从土颗粒的悬浮性要求而言，要求泥水的粘度越高越好，根据泥水处理系统的自造浆能力，随着顶进节数的增加，泥浆越来越浓，粘度也呈直线上升，而粘度的增加并非说明泥浆的质量越来越高，因此，泥水粘度的范围应在20～25S 。 ③析水量

析水量是泥水管理中的一项综合指标。泥水的析水量应小于5%，降低土颗粒和提高泥浆的粘度，是保证析水量合格的主要手段。

泥水监控是一个使用→小调整→使用→大调整→使用的无限循环过程，是一个动态变化过程。检查配比是否合理的标准是地面沉降量，沉降量得到控制后就要注意泥水指标的变化趋势，使之稳定在某一区域内。

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(3)逆洗时的压力控制

逆洗是顶进过程中较为常用的防止和消除排泥管吸口堵塞的方法。 在逆洗过程中，由于土仓或顶管机内的排泥管处于堵塞状态，因此逆洗时应提高排泥流量，但不能降低切口水压，整个逆洗过程必须密切注意开挖面稳定情况。推进、逆洗和旁路三状态切换时的切口水压控制偏差值为：±0.02MPa。

(4)开挖面稳定的判断方法

开挖面稳定是泥水平衡顶管顶进施工中最重要的管理项目之一，它直接影响着顶管施工质量。控制每节掘削量是开挖面稳定的必要保证。

掘削量的判别方法

偏差流量为正值时，顶管机处于\超挖\状态，偏差流量为负值时，顶管机处于\溢水\状态。

当发现掘削量过大时，应立即检查泥水密度、粘度和切口水压。在查明原因后应及时调整有关参数，确保开挖面稳定。

5、泥水平衡顶管施工引起的地面沉降规律

泥水平衡顶管在顶进过程中引起的地面沉降变化可分为两个阶段。第一阶段是指开挖面达到测点之前的沉降或隆起。它主要是由于泥水压力引起的，泥水压力过高，使开挖面受挤引起地面隆起；泥水压力过低，使开挖面应力释放引起地面沉降。第二阶段是指从顶管机切口达到测点至顶管机尾离开测点时间范围内引起的沉降或隆起。该段的地面变化主要是由顶管机及隧道移动对地层的摩擦和剪切引起的。此外，平面或高程纠偏引起的单侧土体附加应力也将影响此阶段的地面沉降。

三、各工序施工方法

整个顶管过程大致可分为三个阶段：出洞前准备阶段；顶进阶段；进洞及后 期收尾阶段。

（一）出洞前的准备阶段

本阶段工作包括：工作井内导轨测量就位、洞口止水装置安装、后方主顶油缸安装就位、电气控制线路布置、管道安装就位、各部分设备调试运行、联机总调试、顶进轴线复测、管节堆放检验。

1、材料检查、吊运、堆放

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钢筋混凝土管必须具备出厂合格证，严格按规范要求进行出厂检验和到场抽检。

管子到场后严格检查尺寸和外观质量，外观质量包括管子内外表面平整度、管端平整度和垂直度，有无裂缝、破损等。

钢筋混凝土管道起吊宜用柔性绳索，若用铁链或钢丝绳起吊，必须在吊索与管道棱角处衬垫橡胶或柔性物。起吊时必须采用双点起吊，应轻起轻放，严禁抛掷。管道下放至沉井中采用16T汽车吊吊装，管道进场采用16T汽车吊卸料。

管子运输时应固定牢靠，应采用卧式堆放，层与层之间应用垫木隔开。 2、主油缸安装

安装主油缸时应按操作规程施工，不平行度在水平方向不允许超过3mm，在垂直方向不允许超过2mm。

若数台千斤顶共同作用，则其规格应一致，同步行程应统一，且每台千斤顶使用压力不应大于额定工作压力的70%。

为了减少后座倾覆、偏斜，千斤顶受力的合力位置应位于后座中间，用2台千斤顶布置时，其合力位置在管道中心以下0～20cm处，每层千斤顶高度应与环形顶铁受力位置相适应。

主油缸线安装2台，油路必须并联，使每台千斤顶有相同的条件，每台千斤顶应有单独的进油退镐控制系统，以后视顶力和土质、摩阻力情况决定增加只数，要求将顶力控制在设计最大顶力以内。

千斤顶应根据不同的顶进阻力选用，千斤顶的最大顶伸长度应比柱塞行程少10cm。

油泵必须有限压阀、滤油器、溢流阀和压力表等保护装置，安装完毕后必须进行试车，检验设备的完好情况。

3、导轨安装

导轨安装时，应复核轨道的中心位置，两根导轨必须相互平行、等高，导轨面的中心标高应设计管底标高适当抛高（一般为0.5～1cm）。安装导轨时，要在穿墙下留出一定空隙，为焊接拼管之用。平面布置图如下：

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油压千斤顶导轨后靠背（C30砼，厚度0.5m），表面敷3cm厚钢板

4、轴线测量放线 (1)洞门中心点的确定

HGBAO2DO1FC洞口示意图洞口示意图

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上图为机头进口洞门示意图。01为内口，02为外口， 四边形ABDC为洞门中心切面，其中AB=CD=井壁厚，所以AB、CD是洞门边最短距离。四边形ABDC为横向切面，同样，可以定出竖向切面EFHC，两个相交并垂直的切面的交线为01-02，那么01-02的中连线的中心点，就是洞门的中心点，以上的中心点为理论中心点，实际上，洞门在井的制作和砼的浇捣中不一定是一个规则的圆柱体，有可能为一不规则的圆柱体，在求中心点的工作就比较困难，但要设置轴线必须先定中心点，其方法为：在洞门的内外圆的边放上两根水平的木条，先量出两根木条的中心点，在两中心点的连线的延长线的后方架设经纬仪，再用尺量取两内外圆的腰部，看经纬仪的竖丝切取的尺上读数是否平分图中AC、BD，如果平分说明中心点正确，如不平分，则要重新调整仪器位置，直至洞门中心点确定。

(2)管线放线

顶管管线放线是保证顶管轨线正确的关键。放线准确就能保证顶管机按设计

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要求顺利进洞，满足施工质量要求；反之，就可能造成顶管轨线偏差，影响工程进度和工程质量，同时也会造成顶进时设备损坏，使顶管停顿。

顶管管线放线，就是将工作井出洞口和接收井进洞口的坐标正确引入工作井内，指导顶管顶进的方向和距离。

三角放线：这种放线最适用于在工作井和接收井之间有障碍物不能透视的情况。即在工作井和接收井之间任意位置0点放置经纬仪，根据0A、0B和角度∠AOB，求得C点的位置和AB段的距离，在C点将管线放置工作井内，参见下图：

CBA三角测量0为确保放线准确，0点必须放置在2个位置进行校核，同时每次视角必须用经纬仪左右盘进行读数，消除误差。

当工作井和接收井的管线轴线测量完毕后，在工作井上用铅丝将管线轴经拉出来，上吊两个线坠将管线轴线引至坑底，用以确定管线顶进轴线。

（二）顶进阶段 1、出洞

（1）当顶管机准备出洞时，应先破除砖封门并将杂物清理干净，将顶管机刃进工作井井壁中。

（2）顶管出洞时，掘进机要调零。为了防止钢封门拔出后洞外图提涌入顶管机密封舱，在顶管即顶入洞圈前，用黄粘土填充密封舱，这样既能平衡顶管即出洞时部分正面压困乏，又能减少对洞口处土体的扰动和地表沉降。

（3）要防止顶管机穿墙时下跌。为防止顶管机下跌，可采取延伸导轨、保留洞口号上部预留缝隙的砖墙、顶力合力中心低于管中心（约R/5---R/4）或将前部管子（一般3节左右）同顶管机用连接件连接成整体，同时顶管机头亦可抬高一些。

（4）防止顶管机和前几节管子后退。采用在顶管机尾部烧焊限位块，防止其在正面土体作用下退回。出洞后，顶管机和其后的第一至第三节管节用拉杆连在一起，形成一个整体，增加稳定性，这样对出洞后的一个阶段的顶进施工十分

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有利，同时也便于在后期顶进时顶管机的控制。

2、顶进

出洞阶段结束后，即可进行正常的顶进施工。泥水平衡顶管掘进机采用计算机闭环控制的泥水平衡机理，电脑控制，小刀盘将土体搅拌后，经由螺旋机送到密封舱板后出土。密封舱内有两个土压传感器将测定的土压力转换成电信号输入到泥水平衡控制器内，由其自动调节螺旋机变频器，改变螺旋机转速，从而改变出土速度，使之与主顶顶速相匹配，使土压舱内的压力始终控制在土体的主动土压力与被动土压力之间。

顶管机的螺旋机采用轴向出土。螺旋机出的土直接卸在土箱内，土箱装满后，由电瓶车运出管道，到工作井内由吊车吊上地面弃土。然后将倾空的土箱再放入井下，继续运土。顶进时应注意，由电瓶车运土时，即螺旋机停止出土时，应暂停顶进，以免造成“闷顶”，引起地面隆起。同时也要防止顶进中断时螺旋机仍在出土，造成开挖面坍塌，地面下陷的情况。

一节管节顶进结束后，缩回主顶千斤顶，拆除洞口处的管线，吊放下一节管节，然后连接洞口处的管线，再继续顶进。

3、管节接口处理

管节接口处理是顶管工程的关键部分，保证做好接口部分是顶管工程成败的关键，因此对组成接口的每一部分都必须严格遵照有关规程的要求逐一分严格制作。

顶进前应对成品管、钢套环、橡胶密封圈和衬垫板从尺寸、规格、性能、数量等均作详细调查，必须符合标准设计图的要求。顶进前还必须在现场作试安装，对不合格的砼成品管应予以剔除。

砼管接头的槽口尺寸必须正确，光洁平整无气泡。

橡胶圈的外观和任何断面都必须致密、均匀、无裂缝、无孔隙或痕等缺陷，橡胶圈应保持清洁、无油污，不能在阳光下直晒。

钢套环必须按设计要求进行防腐处理，刃口无疵点，焊接处平整、脚部和钢板平面垂直，堆放时整齐搁平。

衬垫材料为多层胶合板，粘贴时，凸凹口对中，环向间隙符合要求。 插入安装前活动部位应均匀涂薄层硅油等润滑材料，对橡胶元侵蚀性，减少

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摩阻。严禁使用其他油脂及肥皂水等润滑剂。

承插时外力必须均匀，橡胶圈不移位、不反转、不露出管外，否则应拔出重插。

顶管结束后，应按设计要求在内间隙嵌以弹性密封膏，要求与二管口抹平。 （三）进洞及后期收尾阶段

进洞前减慢顶进速度。为保证顶管机能顺利进入接收井预留洞，在离接收井15m左右时要加强对顶进轴线的观测，及时纠正顶进轴线的偏差，保证顶管机能顺利地按设计轴线进入预留洞。

为防止预留洞封门打开后洞外的土体涌入接收井内，在顶管机到达接收井前，在接收井内预留洞处安置一道橡胶止水带，以防止顶管机进洞时水土涌入井内。

接收井内按顶时轴线安装接收机架，使顶管机平衡地进入接收井，防止进洞后顶管机直接落到接收井底板上，造成后续管节口质量问题。

顶管机进洞后，尽快把顶管机和管节分离，并把管节和工作井，接收井的接头按设计要求进行处理。

四、关键及辅助技术措施 1、顶管纠偏 ⑴纠偏装置

纠偏是通过顶管机上的纠偏铰产生折角的面进行的，顶管机为二段一铰结构，顶管机长径比（即纠偏灵敏度）为L/D=1.08。纠偏系统由4台150t双作用油缸及控制阀件组成，4组油缸呈斜向45°正交布置，每个纠偏油缸都通过万向铰将顶管掘进机前后壳本连接在一起，使顶管掘进机能一定范围内任意做出纪偏动作。4组纠偏油缸由4个三位四通电磁换向阀控制，每个油缸前后腔油路关闭，使油缸内始终保持高压，确保纠偏动作的可靠。

⑵实用纠偏技术

在施工过程中，要根据测量报表绘制顶进轴线的单值控制图，直接反映顶时轴线的偏差情况，使操作人员及时了解纠偏的方向，保证顶管机处于良好的工作状态。

⑶在实际顶进中，顶进轴线的设计轴线经常会发生偏差，因而要采取纠偏措

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施，减小顶进轴线和设计轴线间偏差值，使之尽量趋向一致。顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。在施工过程中贯彻勤测、勤纠、缓纠的原则，不能剧烈纠偏，以免对管节和顶进施工造成不利影响。

实际操作中还应注意，纠偏是与顶管同步进行的一项工作，重要的是把握顶管趋势，不能指望一蹴而就，而应缓慢地，逐步进行，若操之过急就容易造成轴线的较大折角，反而不利于顶进的顺利进行。

2、顶进沿线测量控制 ⑴ 轴线测量方法

为了使顶进轴线和设计轴线相吻合，在顶时过程中，要经常对顶进轴线进行测量。在正常情况下，每顶进一节管节测量一次，在出洞、纠偏、进洞时，适当增加测量的次数。施工时要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。

顶进测量利用J2激光经纬仪置于顶进轴线上，跟踪顶管机内光靶测尺，顶进时，施工人员随时可以直观地看出顶管机偏差情况及行进方向，同时每顶进一节管节利用T2经纬仪二测回直接在井内观测顶管机内平面测尺偏差读数。

高程偏差测量采用水准仪测量测得顶管机中心标高，再与设计高程比得高程偏差。

另外，指示轴线在顶进过程中，必须利用联系三角形法定期进行复测，以保证整个顶进轴线的一致性。

⑵ 顶进中顶管机前进趋势的测定

测定顶管机前进趋势，能达到减少测量时间的目的，顶进中施工人员对顶管机的纠偏也迫切需要及时了解顶管机走势，以能够较有效地纠偏。施工人员及时了解顶管机走势，如果轴线偏差较小，且走势较好（沿设计方位），有时就可省去不必要的轴线差测量，提供更多的顶进时间，如轴线偏差较小，但顶管机前进趋势背离设计轴线方向，施工人员也能够及时进行有效的纠偏，使顶管机不致偏离较大。可见掌握了顶管机的走势好处显而易见，为此我们设置了顶管机前进趋势测量及计算方法。通过观察顶管机的行进趋势来指导纠偏。

本工程测量采用的仪器有全站仪、激光经纬仪和高精度的水准仪。顶管机内设有坡度板和光靶，坡度板用于读取顶管机的坡度和转角，光靶用于激光经纬仪

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进行轴线的跟踪测量。

3、触变泥浆减阻措施 （1）压浆孔布置

顶进施工中，减阻泥浆的运用是减小顶进阻力的主要措施。管道顶进时在掘进机后需连续放置3至4节有注浆孔的管子，不断注浆，使浆套在管子外面保持得比较完整后，再间隔3~4节管子放置一节有注浆孔管子用以补浆。向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆环套，减小管节外壁和土层间的摩擦力，从而减小顶进时的顶力。泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。

为了做好压浆工作，同时在顶管机尾部环向均匀地布置了四只压浆孔，用于顶进时及时进行跟踪注浆。管节上布置有四只压浆孔，四只压浆孔成90°环向分布。顶管机后面的三节管节上都有压浆孔，其后每三节管节里有一节管节上有压浆孔。压浆总管用2″白铁管，除顶管机及随后的三节管节外，压浆总管上每隔6m装一只三通，再用压浆软管接至压浆孔处。顶进时，顶管机尾部的压浆孔要及时有效地跟踪压浆，确保能形成完整有效的泥浆环套。管节上的压浆孔是供补压浆用的，补压浆的次数及压浆量根据施工时的具体情况确定。

（2）泥浆配制

减阻泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。触变泥浆的主要成分是膨润土，掺入碱（碳酸钠）和水配制而成。

①触变泥浆的配合比参考下表：

触变泥浆配比（重量比）

膨润土的胶质价 60～70 70～80 80～90 90～100 膨润土 100 100 100 100 水 524 524 614 614 碱（碳酸钠） 2～3 1.5～2 2～3 1.5～2 压浆是通过储浆池处的压浆泵将泥浆压至管道内的压浆总管，然后经由压浆孔压至管壁外。施工中，在压浆泵、顶管机尾部等处装有压力表，便于观察，控制和调整压浆的压力。

（3）压浆方法

顶进施工时主要是进行同步压浆，通过顶管机尾部的四个压浆孔压注触变泥

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